Propriedades Mecânicas dos Metais

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ELIAS LEMES CORREA
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS METAIS
 SÃO JOSÉ DOS CAMPOS 
 2020
6
ATIVIDADE QUÍMICA GERAL E CIÊNCIA DOS MATÉRIAS
 Pratique e Compartilhe unidade 2 universidade Laureate Internationl Universities como requisito parcial para obtenção do titulo de Bacharel em Engenharia de Controle e Automação.
RESUMO
O estudante deverá realizar uma pesquisa sobre a relação entre as propriedades mecânicas das ligas metálicas utilizadas na fabricação de facas e espadas.
Procedimento: explicar, de forma objetiva, a relação entre o processo conhecido como conformação mecânica (encruamento) e a dureza final desses materiais.
O aluno deverá fazer um relato da evolução histórica desse processo, cujo início ocorreu há cerca de mil anos..
1. INTRODUÇÂO
Liga metálica: são materiais com propriedades metalicas que contem dois ou mais elementos quimicos sendo que pelo menos um deles é metal. Apesar da grande variedade de metais existentes, a maioria não é empregada em estado puro, mas em ligas com propriedades alteradas em relação ao material inicial, o que visa entre outras coisas, a reduzir os custos de produção. É interessante constatar que as ligas possuem propriedades diferentes dos elementos que as originam. Algumas propriedades sao tais como diminuição ou aumento do ponto de fusao , aumento da dureza , aumento da resistencia mecanica .
Liga metalicas mais comuns no cotidiano:
-Aço: constituido por Fe e C.
-Aço inoxidável: constituido por Fe,C,Cr e Ni.
-Ouro de joias: constituido por Au(75%),Ag e ou Cu(25%) para o ouro 18K o ouro de 24K tem 99% de ouro.
- Amalgama dental: (utilizada em obturação) constituida por Hg,Ag e Sn.
- Bronze:constituido por Cu e Sn.
- Latão: (utilizado em armas e torneiras) constituido por Cu e Zn.
As ligas metalicas podem ser classificadas em basicamente dois tipos de ligas(ferrosas e não ferrosas)
Irei colocar abaixo somente sobre a ferrosa onde é nosso foco hoje que é sobre a fabricação de facas e espadas.
Ligas ferrosas – O ferro é seu constituinte principal . Essas ligas são importantes como materiais de construação em engenharia . As ligas ferrosas são extremamente versáteis, no sentido em que elas podem ser adaptadas para possuir uma ampla variedade de propriedades mecânicas e fisicas . A desvantagem dessas ligas é que elas são muito suscetiveis a corrosão. 
Aços: são ligas ferro-carbono que podem conter concentrações apreciaveis de outros elementos de liga. As propriedades mecanicas são sensiveis ao teor de carbono , que é normalmente inferior a 1%.
Aços com baixo teor de carbono, essas ligas contem geralmente menos que 0,25% de C. como consequência essas ligas são moles e fracas, porém possuem uma ductilidade e uma tenacidade excepcionais; além disso, são usináveis soldáveis e, dentre todos os tipos de aço, são os mais baratos de serem produzidos. Aplicações típicas para este tipo de liga incluem os componentes de carcaças de automóveis e chapas usadas em tubulações, edificações e latas estanhadas.
Aços com médio teor de carbono: esses aços possuem concentrações de carbono aproximadamente de 0,25%p e 0,60%p de carbono. As maiores aplicações destas ligas se encontram em rodas de trens, engrenagens, virabrequins e outras peças de alta resistência que exigem uma combinação de elevada resistência, resistência à abrasão e tenacidade.
Aços com alto teor de carbono: esses aços apresentam em média uma concentração de carbono de 0,60%p a 1,4%p. São mais duros, mais resistentes, porém os menos dúcteis dentre todos os aços de carbono. Esses aços são usados geralmente como ferramentas de corte, bem como para a fabricação de facas, lâminas de serras para metais, molas e arames com alta resistência.
ENCRUAMENTO
O encruamento é um fenômeno modificativo da estrutura cristalina dos metais e ligas pouco ferrosas, em que a deformação plástica realizada abaixo da temperatura de recristalização causará o aumento de discordâncias na estrutura cristalina e consequentemente o aumento de resistência do metal. Resumindo, o encruamento é o aumento do limite elástico do material (resistência a tração) por deformação plástica.
Esse tipo de tratamento térmico era conhecido dos egípcios por volta de 900 AC e constituía a base de uma indústria siderúrgica que produzia um material ideal para fabricação de espadas e facas.
O processo passo a passo: 
1. Uma barra de aço (ferro e carbono) vai para uma fornalha até atingir cerca de 700 °C. Cada tipo de espada ou faca é feito com uma composição de aço diferente. Quanto mais carbono na liga, mais dura será a lâmina – o que aumenta o risco de quebra ao sofrer impactos
2. O cuteleiro (ou espadeiro) usava um martelo ou marreta como forma de uma prensa pneumática de hoje em dia para dar pancadas no aço quente e compactar o metal. Elementos indesejados, como o oxigênio, são eliminados da liga e o aço fica mais firme. Quando o aço esfria, volta ao forno para amolecer
3. Com a barra ainda candente – avermelhada e maleável pelo calor –, o forjador faz várias dobras antes de voltar a prensá-la. Isso garante que o ferro, o carbono e outros elementos presentes na liga, como cromo, níquel e silício, fiquem bem misturados
4. Para finalizar o serviço, a lâmina é conectada ao cabo, formado pela guarda (que separa a mão do guerreiro da lâmina), o punho (por onde ele empunha a espada) e o pomo (base que trava todo o conjunto com parafusos)
Evolução histórica do processo:
Forjamento: conformação por esforços compressivos tendendo a fazer o material assumir o contorno da ferramenta conformadora, chamada matriz ou estampo.
Laminação: conjunto de processos em que se faz o material passar através da abertura entre cilindros que giram, modificando-o (em geral reduzindo) a seção transversal; os produtos podem ser placas, chapas, barras de diferentes seções, trilhos, perfis diversos, anéis e tubos.
Trefilação: redução da seção transversal de uma barra, fio ou tubo, “puxando-se” a peça através de uma ferramenta (fieira ou trefila) com forma de canal convergente.
Extrusão: processo em que a peça é “empurrada” contra a matriz conformadora, com redução da sua seção transversal. A parte ainda não extrudada fica contida num recipiente ou cilindro (container); o produto pode ser uma barra, perfil ou tubo.
Conformação de chapas: embutimento, estiramento, corte, dobramento.
A EVOLUÇÃO DESTE PROCESSO
A produção de ferro teve início na Anatólia cerca de 2000 AC tendo sido a idade do ferro plenamente estabelecida por volta de 100AC. Nessa época a tecnologia de fabricação de ferro se espalhou pelo mundo, cerca de 500 AC chegou às fronteiras orientais da Europa e por volta de 400 AC chegou à China. Os minérios de ferro eram facilmente encontrados e a outra matéria prima importante para a fabricação do aço, o carvão era bastante disponível. O ferro era produzido em pequenos fornos poço na forma de torrões ou pedaços sólidos, denominado tarugos. Esses eram em seguida forjados a quente na forma de barras de ferro trabalhado, possuindo maleabilidade, contendo, entretanto, pedaços de escória e carvão.
O teor de carbono destes primeiros aços variava de 0,07% até 0,8% sendo somente este último considerado, de fato, um aço. Quando o teor de carbono do aço supera 0,3%, o material se torna muito duro e frágil caso seja temperado (resfriado bruscamente em água) de uma temperatura acima de 850° a 900°C. A fragilidade pode ser evitada ou minimizada por aquecimento do aço a uma temperatura entre 350ºC e 500ºC, tratamento térmico denominado revenido. Esse trabalho a frio também é conhecido como encruamento.
REFERÊNCIAS
https://pt.wikipedia.org/wiki/Liga_met%C3%A1lica
https://www.aquecimentoindustrial.com.br/facas-e-espadas-feitas-com-aco-damasco/
https://blog.cutelariacimo.com.br/estilo-afiado/fabricacao-faca-artesanal/